JP2016167432A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置において広い配光角を得る。
【解決手段】照明装置１００は、半導体発光素子からなる発光部１２１と、発光部１２１を覆うカバー部材１０３とを備え、カバー部材１０３から発光部１２１側に向かって突出するようにカバー部材１０３に取り付けられ、発光部１２１からカバー部材１０３に向かって放射される光の一部を透過させ、残りを発光部１２１側に向かって反射させる半反射部材を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子からなる発光部を備える照明装置に関する。

半導体発光素子の一種であるＬＥＤは、従来の照明光源に比べて、小型、高効率および長寿命である。近年の省エネあるいは省資源に対する市場ニーズが追い風となり、フィラメントコイルを用いた従来の白熱電球の代替えとなる、ＬＥＤを用いた照明装置（以下、単に「ＬＥＤ電球」と記載する場合がある）の需要が増加している。

一般的にＬＥＤ電球は、配光角の狭い（指向性が強い）ＬＥＤが基板の一面に複数個取り付けられた発光モジュールを備える場合が多く、ＬＥＤ電球全体としても配光角は白熱電球と比べて狭いものとなっている。

そこで、例えば特許文献１に記載の照明装置のように、発光モジュールを覆うカバーの肉厚などを変化させるなどして、発光モジュールからの光をカバー自体で反射させ、配光角を広くする技術が提案されている。

特開２０１２−１３４１１５号公報

ところが、従来のＬＥＤ電球の様に、発光モジュールを覆うカバーの肉厚などを変化させるだけでは白熱電球と代替できるような広い配光角（例えば３００°配光）を得ることが困難であった。

本発明は、上記従来の課題を鑑みなされたものであり、広い配光角を得ることができる半導体発光素子を用いた照明装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる照明装置は、半導体発光素子からなる発光部と、前記発光部を覆うカバー部材とを備える照明装置であって、前記カバー部材から前記発光部側に向かって突出するように前記カバー部材に取り付けられ、前記発光部から前記カバー部材に向かって放射される光の一部を透過させ、残りを前記発光部側に向かって反射させる半反射部材を備えることを特徴としている。

本発明によれば、発光部から放射された光の一部をカバー部材に取り付けられた半反射部材により効果的に反射させ、照明装置全体としての配光を任意に広げることが可能となる。

図１は、照明装置を示す斜視図である。 図２は、照明装置のカバー部材近傍を示す断面図である。 図３は、本実施の形態にかかる照明装置を分解して示す斜視図である。 図４は、本実施の形態にかかる照明装置の周縁部近傍を示す断面図である。 図５は、他の実施の形態に係る照明装置を示す斜視図である。 図６は、他の実施の形態に係る照明装置の分解した状態を示す斜視図である。 図７は、半反射部材の他の例を示す断面図である。 図８は、半反射部材の他の例を示す断面図である。

次に、本願発明に係る照明装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る照明装置の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

（実施の形態１）
図１は、照明装置を示す斜視図である。

これらの図に示すように照明装置１００は、例えば電球形蛍光灯または白熱電球などの代替品となるＬＥＤ電球であって、発光部１２１と、カバー部材１０３と、半反射部材１０４とを備えている。また本実施の形態の場合、照明装置１００は、口金１０１と、筐体１０５とを備えている。

［口金］
口金１０１は、発光部１２１に供給される電力を照明装置１００の外部から受ける部材であり、電球取付用のソケット（図示せず）と係合することにより照明装置１００をソケットに取り付ける部材である。本実施の形態の場合、照明装置１００は、ＬＥＤ電球であるため、口金１０１の外側の形状は、一般的に白熱電球などが取り付けられるソケットに内側から螺合可能な形状となっている。また、口金１０１の内側の形状は、筐体１０５に外側から螺合可能な形状となっている。

具体的に口金１０１は、外側に雄ネジ、内側に雌ネジが設けられた筒形状の第一電極部１１１と、第一電極部１１１の底部開口を絶縁部材を介して閉塞するように取り付けられる第二電極部１１２とを備えている。

［筐体］
筐体１０５は、発光部１２１を発光させるための駆動回路１２３を内部に収容する構造部材であり、発光部１２１を所定の位置に保持し、カバー部材１０３と接合される構造部材である。本実施の形態の場合、筐体１０５は、樹脂性の単一の構造物として照明装置１００に備えられている。なお、筐体１０５は、例えば、駆動回路１２３を収容する回路ケースと、回路ケースを覆う回路カバーなどの複数の部材によって構成されていてもよい。

［発光部］
発光部１２１は、供給された電力に基づき光を放射する半導体発光素子からなる光源である。本実施の形態の場合、発光部１２１は、基板１２２の表面に同心円上に発光部１２１が並べて取り付けられた発光モジュール１０２として筐体１０５に取り付けられている。

本実施の形態の場合、発光部１２１は、同一面上に配置され、発光部１２１のそれぞれの光軸である個別光軸１２４はそろった状態で配置されている。

半導体発光素子は、黄色よりも短波長の単色光を放射するものであり、具体的には青色の光を放射する。また、発光部１２１は、キャビティーの底部に半導体発光素子が取り付けられたパッケージ型の素子であり、白色光を放射するために、半導体発光素子が放射する光に基づき前記半導体発光素子が放射する光とは異なる光を放射する光変換物質を含有する樹脂部材がキャビティー内に充填されている。従って本実施の形態の場合、発光モジュール１０２は、表面実装型（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）のモジュールとなっている。

樹脂部材が備える光変換物質は、半導体発光素子が放射する光によって励起されて半導体発光素子が放射する光とは異なる波長の光を放射する蛍光物質、および、半導体発光素子が放射する光または蛍光物質が放射する光の一部の波長を吸収する（透過させない）顔料や染料などのフィルタ物質のうちの少なくとも一方の物質を含むものである。

本実施の形態の場合、樹脂部材が備える光変換物質は、蛍光物質を含んでいる。蛍光物質は、半導体発光素子が放射する光（例えば青色）によって励起されて蛍光発光し、半導体発光素子が発する光とは異なる色（例えば黄色）の光を放射する。以上により、半導体発光素子が放射する青色の光と光変換物質によって放射される黄色の光が混ざり合って、これらの光を一度に看取する人は、発光モジュール１０２から白色光（擬似的な）が照射されていると認識する。なお、樹脂部材が備える光変換物質は、複数種類の蛍光物質を含んでいてもよく、異なる種類の蛍光の光量の比率を変えることで白色光の色度を効果的に調整することが可能となる。

樹脂部材を構成する樹脂は、光変換物質を分散状態で保持し、半導体発光素子が放射する光や光変換物質が変換した光を透過させることができる透光性を有している。具体的に例えば、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等の透明な樹脂を挙示することができる。

光変換物質としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光物質を例示することができる。当該ＹＡＧは、半導体発光素子が放射する青色の光に基づき黄色の光を放射することができる物質である。また、光変換物質として含まれる他の蛍光物質としては、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）を挙示することができる。これは、半導体発光素子が放射する光に基づき赤色を放射する物質であり、全体として放射する光のスペクトルを調整し、擬似的な白色光の色度を調整する。さらに、光変換物質は、緑色を放射する蛍光物質などを加えて、または、代替的に含んでいてもよい。

樹脂部材はさらに、シリカなどの微粒子からなる光拡散材を分散的に含んでいてもよい。これにより光が散乱（乱反射）し、発光部１２１から放射される光の配光分布を広げることができ、また、半導体発光素子の個々の存在感を抑制することができる。

発光モジュール１０２の取り付け態様は特に限定されるものではないが、例えば本実施の形態の場合、発光モジュール１０２は、筐体１０５の表面に締結部材などで取り付けられる。

発光モジュール１０２を構成する基板１２２は、発光部１２１を保持するとともに、発光部１２１に電力を供給するための配線を保持する部材であり、本実施の形態の場合、円板形状となっている。また、基板１２２を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、樹脂、セラミック、ガラス等を例示することができる。

［駆動装置］
駆動装置１２３（図２参照）は、口金１０１を介して供給される電力（交流）を発光部１２１を発光させるための電力（直流）に変換する駆動回路（図示せず）を備えた装置である。本実施の形態の場合、駆動装置１２３は、筐体１０５に内包されている。

駆動回路は、発光モジュール１０２を点灯（発光）させるための点灯回路であって、発光モジュール１０２に所定の電力を供給する。

本実施の形態の場合、駆動回路は、回路基板と、回路基板に接続された複数の回路素子（電子部品）とによって構成されている。

回路基板（図示せず）は、金属配線がパターン形成されたプリント基板であり、当該回路基板に実装された複数の回路素子同士を電気的に接続するものである。

回路素子は、例えば、ブリッジ回路、セラミックコンデンサ（出力側平滑コンデンサ）、電解コンデンサ、チョークコイル、ノイズフィルタなどで構成される。

［カバー部材］
カバー部材１０３は、発光部１２１を収容状態で覆うとともに、発光部１２１が放射した光を透過する機能を備えた部材である。

本実施の形態の場合、カバー部材１０３は、ドーム形状をなしており、カバー部材１０３の開口部は筐体１０５により閉塞されている。

カバー部材１０３を構成する材料は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、カバー部材１０３は可視光を良好に透過させることができるポリオレフィン系の樹脂が採用されている。また、カバー部材１０３は、半反射部材１０４と一体に成形されている。

なお、カバー部材１０３は、完全に光を透過するいわゆる透明なものばかりで無く、一部の光を透過させるものでもよい。例えば磨りガラスのように光を散乱させながら透過させるものでもかまわない。

［半反射部材］
図２は、照明装置のカバー部材近傍を示す断面図である。

同図に示すように、半反射部材１０４は、カバー部材１０３から発光部１２１側に向かって突出するようにカバー部材１０３に取り付けられた部材である。半反射部材１０４は、発光部１２１からカバー部材１０３に向かって放射される光の一部を透過させ、残りを発光部１２１側に向かって反射させる機能を備えている。

具体的に半反射部材１０４は、光の入射角の違いによって光の一部を透過させ残りを反射させるような形状を備えていてもよく、また、ハーフミラーのように、鏡のように光を反射する微小部分を分散状態で備え、微小部分に入射した光は反射し、それ以外の部分に入射した光を透過させるようなものでもかまわない。

本実施の形態の場合、照明装置１００は、発光部１２１を複数個備えており、半反射部材１０４は、発光部１２１のそれぞれの光軸である個別光軸１２４のいずれにも交差しない位置に配置されている。これにより、照明装置１００を、個別光軸１２４の方向に強く配光させることが可能となる。

また本実施の形態の場合、発光部１２１は、円周上に配置されており、半反射部材１０４は、同一円周上に存在する発光部１２１のそれぞれと同じ位置関係になるように発光部１２１側に頂点が向いた円錐形状となっている。また、半反射部材１０４は、発光モジュール１０２全体としての光軸である全体光軸１２５と交差し、かつ、中心軸が全体光軸１２５と一致する様に配置されている。

これにより、各発光部１２１から放射された光であって、半反射部材１０４に入射した光は、全体光軸１２５を中心とした円周上に均等に一部が透過し、残りは発光部１２１側に反射する。従って、発光モジュール１０２の全体光軸１２５を中心軸とし、発光モジュール１０２よりも口金１０１側に拡がった（例えば３００°）広い配光を有し、水平配光が均等な照明装置１００とすることができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

図３は、本実施の形態にかかる照明装置を分解して示す斜視図である。

照明装置１００は、カバー部材１０３が下方を向いた状態で天井面（設置面）に取り付けられ、主に下方（天井面の反対側）を照らすシーリングライトであり、発光部１２１と、カバー部材１０３と、半反射部材１０４とを備えている。また、照明装置１００は、基体１０６を備えている。

なお、以下の実施の形態２では、天井面側は上側、床面側は下側とそれぞれ表現する。

［基体］
基体１０６は、上面（取り付け面）が天井面に対向した状態で天井面に取り付けられる、平面視形状が円形の部材であり、例えば、鋼板材等をプレス加工などすることにより得られるものである。基体１０６の下面側には、発光部１２１が設けられ、基体１０６にカバー部材１０３が取り付けられることによって、発光部１２１の全体が覆われた状態となる。

また、基体１０６の中央部分には、開口１６１が設けられ、開口１６１の縁に天井面に設けられた引掛シーリングボディ（図示せず）などが係合することにより、照明装置１００が天井に取り付けられる。

［発光部］
発光部１２１は、基体１０６の下面に円周上に並んで配置されている。発光部１２１は、個別光軸１２４が下方に向かうように配置されており、発光部１２１の個別光軸１２４は相互にそろった状態となっている。

本実施の形態の場合、発光部１２１は、円環を複数分割した円弧状の基板１２２に取り付けられた発光モジュール１０２として基体１０６に取り付けられており、照明装置１００は、複数の発光モジュール１０２を備えている。

［カバー部材］
カバー部材１０３は、基体１０６に円周上に並んで取り付けられた発光部１２１の全体を覆うとともに、発光部１２１が放射した光を透過する機能を備えた部材である。

本実施の形態の場合、カバー部材１０３は、薄く拡がった円形ドーム状の部材であり、発光部１２１全体を下方から覆うように基体１０６に対し着脱可能に取り付けられている。

カバー部材１０３を構成する材料としては、アクリル樹脂等を例示することができ、カバー部材１０３の全体から光を均一に外部に取り出すために、光拡散粒子を分散状態で備えていてもかまわない。

［半反射部材］
図４は、本実施の形態にかかる照明装置の周縁部近傍を示す断面図である。

本実施の形態の場合、半反射部材１０４は、カバー部材１０３とは別体に製造される部材であり、カバー部材１０３から発光部１２１側に向かって突出するようにカバー部材１０３に接着などにより取り付けられる。

半反射部材１０４は、カバー部材１０３の形状に対応した円環形状であり、断面形状が略三角形状の部材である。半反射部材１０４は、稜線が発光部１２１側に向かうように配置されている。また、半反射部材１０４は、発光部１２１のそれぞれの光軸である個別光軸１２４のいずれにも交差しない位置、かつ、最大光度値に対して５０％の光度となる半値角の部分とは交差する位置に配置されている。また、半反射部材１０４は、発光モジュール１０２全体としての光軸である全体光軸１２５とは交差しない様に配置されている。また、発光部１２１の全体光軸１２５が半反射部材１０４の中心を通過するように半反射部材１０４は配置されている。

以上によれば、照明装置１００がシーリングライトである場合であっても、広い配光角を確保することができ、例えばシーリングライトとして照明装置１００が取り付けられた天井を明るく照らすことが可能となる。また、照明装置１００を中心として均等に天井などを照らすことが可能となる。

（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。なお、実施の形態１、２と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

図５は、他の実施の形態に係る照明装置を示す斜視図である。

図６は、他の実施の形態に係る照明装置の分解した状態を示す斜視図である。

これらの図に示すように照明装置１００は、実施の形態１と同様、口金１０１と、発光部１２１を備えた発光モジュール１０２と、カバー部材１０３と、半反射部材１０４と、駆動装置１２３とを備えているが、駆動装置１２３を収容する筐体１０５は備えていない。さらに、照明装置１００は、ステム１０７を備えている。

［カバー部材］
本実施の形態の場合、カバー部材１０３は、口金１０１が取り付けられる取付部１３４と発光部１２１が放射した光を透過させる透過部１３３とを有するグローブ形状の部材である。また、カバー部材１０３は、第一部材１３１と第二部材１３２とを接合することにより発光モジュール１０２を収容状態で覆うようにして形成されるものである。なお本実施の形態の場合、カバー部材１０３は、発光モジュール１０２の全体光軸１２５に交差（直交）する面で分割された状態の第一部材１３１と第二部材１３２とで構成されているが、例えば全体光軸を含む面で分割されてもよく、分割数、および、分割位置は任意である。

第一部材１３１は、発光モジュール１０２が放射した光を透過させる透過部１３３からなり、取付部１３４を備えていない。第一部材１３１は、中空の半球形状となっている。一方第二部材１３２は、口金１０１が取り付けられる取付部１３４と、発光モジュール１０２が放射した光を透過させる透過部１３３とを備えている。

また第一部材１３１と第二部材１３２とは、螺合などの機械的な接合、接着剤などによる化学的な接合、超音波溶接（溶着）等により接合状態が維持されている。

取付部１３４は、第二部材１３２の透過部１３３と一体に成形されており、外周に雄ねじが設けられた円筒形状となっている。また、取付部１３４の内側は、駆動装置１２３、および、ステム１０７を介して発光モジュール１０２を所定の位置に保持するための保持部として機能しており、駆動装置１２３を取付部１３４の内部に固定することができるものとなっている。

［発光モジュール］
本実施の形態の場合、発光部１２１を備えた発光モジュール１０２は、最大の外形部分（シルエット）に外接する仮想的な外接円の直径が口金１０１の開口部の直径よりも長い部品であり、発光部１２１、および、発光部１２１に電力を供給する配線を保持する基板１２２とを備えている。発光モジュール１０２は、カバー部材１０３の内部空間において、カバー部材１０３に接触せずに浮いた状態で配置されている。具体的には、取付部１３４の内方に取り付けられた駆動装置１２３から光軸に沿って突出するステム１０７によって、発光モジュール１０２はカバー部材１０３内に保持されている。

［半反射部材］
本実施の形態の場合、半反射部材１０４は、カバー部材１０３を構成する第一部材１３１から発光部１２１側に向かって突出するように取り付けられた部材である。半反射部材１０４は、発光部１２１から第一部材１３１に向かって放射される光の一部を透過させ、残りを口金１０１側に向かって反射させる機能を備えている。

本実施の形態の照明装置１００によれば、口金１０１以外の部分が透過部１３３となり、かつ、比較的大きな発光モジュール１０２を用いて、口金１０１の開口部の直径よりも距離の離れた発光部１２１の光を半反射部材１０４で口金１０１方向に反射させることができるため、発光モジュール１０２の全体光軸１２５を中心軸とし、発光モジュール１０２よりも口金１０１側に拡がった（例えば３００°）広い配光を有する照明装置１００とすることができる。

以上説明したような照明装置１００によれば、半導体発光素子からなる発光部１２１から放射された光の一部をカバー部材１０３に取り付けられた半反射部材１０４により発光部１２１側に反射させ、広い配光角を得ることが可能となる。

特に、口金１０１以外の部分を発光モジュール１０２からの光が透過する透過部１３３とし、口金１０１よりも大きな発光モジュール１０２を内部に収容することにより、従前の白熱電球の様に広い配光分布の照明装置１００を提供することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、カバー部材の形状をドーム状にしたが、カバー部材１０３の形状に特に制限はなく、全体として細長い形状であってもよく、一部に平面を有する立体形状や矩形などであってもよい。

また、発光部１２１は、環状に配置されるものばかりで無く、環の内部（例えば全体光軸上１２５）に発光部１２１が配置されてもかまわない。また、発光部１２１は面状に発光するようなものでもかまわない。

また、発光部１２１は、平面上に配置されるばかりでなく、立体的に配置されても良い。例えば、発光部１２１の個別光軸１２４が放射状に並ぶように配置される場合である。

また、半反射部材１０４の形状も特に制限されるものではなく、図７に示すように中空形状であってもかまわない。また、図８に示すように、全体光軸１２５に対して交差する（直交する）面を備えてもかまわない。

また、上記の実施の形態において、発光部１２１は、青色を放射する半導体発光素子と黄色蛍光体とによって白色光を放射するものとして説明したがこれに限らない。例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する樹脂部材を用いて白色光を放射するものでもよい。

また、樹脂部材を用いることなくＲＧＢをそれぞれ放射する半導体発光素子からなる発光部１２１を複数個備え、全体として白色光を放射するものでもかまわない。

また、半導体発光素子としては、半導体レーザ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などを用いてもよい。

また、発光部１２１は、パッケージ型ばかりで無く、ＬＥＤチップ（ベアチップ）が基板１２２に直接実装された構造であるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型の発光部１２１でもかまわない。

また、発光部１２１の配置形状は円周状に限定されるものではなく、矩形などの多角形や線状などでもかまわない。

本発明は、配光角の広い照明装置等として有用である。

１００ 照明装置
１０１ 口金
１０２ 発光モジュール
１０３ カバー部材
１０４ 半反射部材
１２１ 発光部

Claims (6)

1. 半導体発光素子からなる発光部と、前記発光部を覆うカバー部材とを備える照明装置であって、
   前記カバー部材から前記発光部側に向かって突出するように前記カバー部材に取り付けられ、前記発光部から前記カバー部材に向かって放射される光の一部を透過させ、残りを前記発光部側に向かって反射させる半反射部材を備える
   照明装置。
2. 当該照明装置は、
   前記発光部を複数個備え、
   前記半反射部材は、
   前記発光部の光軸である個別光軸とは交差しない位置に配置される
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記半反射部材は、
   当該照明装置の全体の光軸である全体光軸と交差する位置に配置される
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記発光部は、
   円周上に配置され、
   前記半反射部材は、
   円錐形状、または、円錐台形状であり、中心軸が当該照明装置の全体の光軸である全体光軸と一致する様に配置される
   請求項２または３に記載の照明装置。
5. さらに、
   口金と、
   前記発光部を有する発光モジュールとを備え、
   前記カバー部材は、
   前記口金が取り付けられる取付部と前記発光部が放射した光を透過させる透過部とを有するグローブである
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記発光モジュールは、
   前記口金の直径よりも仮想的な外接円の直径が長く、
   前記カバー部材は、
   接合された状態で前記発光モジュールを収容する第一部材と第二部材とを備える
   請求項５に記載の照明装置。

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